簡介
多基地雷達由分置於不同基地的發射機和接收機統一組成的雷達系統。它可有多種組成形式,各基地上的發射機和接收機可以是一部或多部,且數量不必相等。多基地雷達適用於對遠距離目標精確定位。它同單基地雷達一樣,可對目標進行檢測、定位、跟蹤和測速,但它用目標對各基地的距離、角度和距離差等數據表示目標的坐標。多基地雷達也可用脈衝信號或連續波調頻信號測量距離。為測量都卜勒頻移,可把發射基地的發射信號傳送到接收基地作為參考信號。但在接收基地對目標進行角度測量時,這個直接信號有可能對目標回波信號造成干擾,須使直接信號與回波信號隔離。在這裡,都卜勒頻率用於鑑別目標是否為靜止,但不能確定目標的徑向運動速度。與單基地雷達相比,多基地雷達的數據處理系統要複雜得多,且存在虛假目標現象,需利用其他輔助信息和相應的數據處理方法來消除或減少。多基地雷達除在軍事上對入侵目標精確定位、飛彈精確制導外,還可用作空間飛行器的精確彈道測量系統等。
由分置於不同基地的一部或多部發射機和一部或多部接收機(接收機與發射機的數量不必相等)組成的統一的雷達系統。雙基地雷達是多基地雷達中最簡單的一種。早期的雷達主要是雙基地形式,即發射機與接收機放置在不同地點。1936年,美國海軍研究實驗室研製成天線收發開關(見天線開關管),單基地雷達遂逐步取代了雙基地雷達而成為常用的雷達形式。到50年代初,雙基地和多基地雷達系統重新受到人們的重視。多基地雷達可有多種組成形式(圖1)。
套用
在遠距離上要求雷達精確定位或具有較高分辨力時,三邊基地雷達特別適宜。這是因為遠距離時,單基地雷達的橫向距離的測量精度和分辨力受到限制,而三邊基地雷達能獲得很高的精度和分辨力。例如,三邊基地雷達可用於確定入侵飛機的數量,在可能出現的誘餌中鑑別出飛彈彈頭,還能對飛彈精確制導。多基地雷達還用於試驗靶場,作為飛彈和空間飛行器的精確彈道測量系統。雙基地雷達常用於制導方面,重量很大的發射機裝在發射台上或地面上,受制導的飛行器僅載有接收機。雙基地雷達還曾用於對月球表面的探測。利用裝在飛船上的一部連續波發射機和一部地面接收機,接收機接收到的發射機發射的直接信號和由月球散射的信號,經過處理,可以獲得月球表面的圖像。多基地雷達因其特殊的性能和作用,已成為雷達的重要發展方向之一。
工作原理
多基地雷達同單基地雷達一樣,可對目標進行檢測、定位、跟蹤和測速。雙基地雷達通過測量距離和Ds=Dt+Dr以及目標仰角ψb,得到目標與基地的距離Dt和Dr。
式中Db為兩基地間的距離。若同時測得正交方向上目標的方位角(圖1中未表示出來),便可決定目標的空間位置。在雙基地雷達系統中,發射信號與接收信號的差頻是由目標的運動造成的,差頻的大小與距離和Ds的變化率成比例。
式中λ 為波長。都卜勒頻率fd用於鑑別目標是否為靜止的,但不能指示目標的徑向運動速度。這與單基地雷達不同。多基地雷達用目標對各基地的距離、角度和距離差等數據表示目標的坐標。三個基地或更多基地組成的系統僅用距離或都卜勒頻率對目標定位。三個按平面布置的基地(圖2)的位置為-ɑ、ɑ、b,目標與各基地的距離分別為R1、R2、R3,則目標在直角坐標系的位置是範圍
這種通過距離R1、R2、R3定位的三基地雷達稱為三邊基地雷達。同單基地雷達一樣,多基地雷達可用脈衝信號或連續波調頻信號測量距離。為了測量都卜勒頻移,可把發射基地的發射信號傳送到接收基地作為參考信號。但是,在接收基地對目標進行角度測量時,這個直接信號有可能對目標回波信號造成干擾,須使直接信號與回波信號隔離。單基地雷達和雙基地雷達的距離方程分別為
式中Pr為接收機輸入功率(瓦);Pt為發射功率(瓦);G為收發共用天線的天線增益;Gt、Gr分別為發射天線、接收天線的增益;λ為波長(米);σ1、σ2分別為單基地雷達和雙基地雷達的目標截面積(米2 );R、Rt、Rr分別為雷達到目標的距離(米)、發射機到目標的距離(米)、接收機到目標的距離(米);Lp、L、L分別為雷達到目標、發射機到目標、目標到接收機的單程傳播損失;Ls為系統損失。在三個或更多基地的情況下不存在這樣簡單的雷達方程,其作用範圍可用分系統的作用範圍表示。例如,三邊基地雷達系統的作用範圍就是3個測距分系統的共同作用範圍。特點
與單基地雷達相比,多基地雷達有一些特殊問題。①多基地雷達的數據處理系統比單基
地雷達複雜得多:從各基地收集的數據必須經過數據傳送系統集中到一起處理。傳送系統還把穩定的時鐘脈衝送到各基地,使整個雷達系統協同工作。基地的坐標數據為計算目標坐標所必需,其精度影響到目標定位的精度。對於可移動的多基地雷達系統,基地坐標和目標位置的計算程式須隨時修正。單基地雷達本身就是極坐標系統,目標定位的數據處理較為簡單;多基地雷達必須對收集到的目標數據進行複雜的坐標變換。②雷達天線的副瓣對多基地系統的影響較為嚴重。這是因為多基地系統是以不同角度的兩個單程波束照射目標,不象單基地雷達那樣以雙程波束(即兩單程波束的同一角度)照射目標。③多基地雷達存在虛假目標問題。虛假目標又稱幻象。圖3 是使用角度定位的雙基地和三基地雷達的幻象。圖中有5個目標,但多基地雷達指向的交點多於5,多餘的交點是幻象位置。幻象靠取得更多的信息和採取相應的數據處理方法來消除或減小。例如,增加基地數目,同時測量距離和速度,對目標進行跟蹤等。圖3b中採用三基地,其虛假目標數較雙基地系統顯著減少。